水利工程学科前沿讲座前沿讲座

遥感科学与技术

1.遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性，而又不直接接触物体的技术。

2.遥感的特点：①宏观性②综合性③多波段性④多时相性⑤重复探测，有利于进行动态分析⑥快速

3.遥感器：接收从目标中反射或辐射过来的电磁波的装置。其组成：传感器由收集、探测、信号、记录系统组成。

4.遥感平台：搭载遥感器的平台。

5.遥感技术系统的组成：遥感试验、遥感信息获取、处理、应用。

6.遥感的分类：按遥感工作平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感。按电磁波分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感。按目的分：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、海洋遥感、水利遥感。

7.遥感技术研究的必要性：

①人类及其生存的地球正面临着严峻的挑战。

（灾害频繁、资源耗失、环境污染、生态破坏。

遥感是解决上述问题的基础：环境变化、灾害

预报、资源预报）

②国防建设与国家安全的需要。

③经济和社会可持续发展的的需要：用于国土资

源规划与管理，城市的发展，精准农业，智能

化交通等领域。

④国家科技发展战略的需要。

1、遥感卫星：⑪气象卫星：①地轨和高轨卫星

②成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减

少数据处理③短周期重复观测④资料来

源连续、实时性强、成本低。⑫陆地卫星（资

源卫星）⑬海洋卫星

2、遥感在水利中的应用：

①原理：水体的光谱特性，不同水体的水面特性，

悬浮物的性质和数量、水深和水底特性不同。

②在近红外图像上，水体成黑色

③在雷达图像上，水体成黑色

④白天水体为暗色调，夜晚为浅色调

3、遥感在水利中的应用：

①在洪涝灾害遥感监测与评估方面的应用

②遥感在旱情监测方面的应用和研究

③水土流失调查与动态监测方面的应用

④应用遥感技术进行有效灌溉面积调查

⑤在大型水库区环境容量方面的遥感应用

水利遥感在干旱沙漠区地下水资源的调查、古河道的变迁、河床及河口、三角洲的演变，大型水库坝址的地质调查，水利工程的前期规划以及水资源水

环境污染的监测与调查等方面也都有不少的应用。

11、效益分析

1、洪涝灾害的监测与评估：①社会效益②经济效

益

2、在水土流失遥感调查方面

3、遥感在水利工程的前期规划、大型水库工程的地

质调查、环境容量调查

12、遥感在水利应用中存在的问题

1、遥感应用单位性质和机制问题

2、遥感数据源问题

13、未来的方向与需求：

①开展遥感在险情、隐情快速探测方面的实验与研

究

②建立精度较高的基于灾情的评估和风险管理的

地理信息系统

③发展我国自己的地球卫星

⑤继续开展大面积快速探测地表土壤前期含水

量并与水文气象等进行洪涝灾害监测

⑥建立快速传输系统，全球定位系统

14、GPS(24卫星)

⑪GPS定义：利用人造地球卫星进行点位测量导航

技术的一种（①空间部分②地面控制部分③用户

设备部分

GPS信号接收机任务：捕捉GPS卫星发射的信号并

进行处理

GPS的定位基本原理利用测距交汇确定点位

GPS点位的特点：

①全球地面连续覆盖24颗均匀分布卫星保证地

面任何地点

②功能多、精度高、操作简单

③实地定位速度快，可在1s内完成

④抗干扰性强、保密性强

⑤两观测点间不需要通视

14、GIS

① GIS信息：用文字、数字、符号、语言、图像、

图形等介质来表达事件、事物或现象等内容、数量

和特征，从而向人们提供的关于现实世界新的事实

和知识。

信息特征：客观性、适用性、可传输性、共享性

②数据：一种未加工的原始资料，用文字、数字、

符号、语言、图像、图形等都是数据。

③数据是信息表示载体，信息是数据的表示的内

容。

④地理信息：关于地理信息实体、现象或关系的

本质、特征及其运动状态、规律的表征和一切有用

的知识。

⑤地理数据：各种地理特征、现象和关系的符号化

表示。包括空间位置及关系，周期性特征和时域特

征的部分称为空间数据的基本特征。

⑥地理信息特征：1、空间分不性 2、属性特征 3、

数据量大 4、信息载体多样性 5、时序性

⑦信息系统：具有采集、管理、分析和表达数据能

力的系统。

⑧地理信息系统：在计算机软硬件支持下是以采

集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面

（包括大气层在内）空间和地理分布有关的数据的

计算机空间信息系统（整个地球或部分区域的资源，

环境在计算机内的缩影）

⑨ GIS发展阶段：1、起始 2、发展巩固 3、推

广应用 4、蓬勃发展

⑩ GIS构成：硬件、计算机、外设、网络设备、GIS

平台软件、数据库软件、系统软件、地理信息系统

软件、应用分析程序。

⑾、结构：知识维、逻辑维、时间维

⑿、GIS软件平台的功能组成：数据输入模块，图

形与属性编辑块，数据存储与管理模块、数据分析

与处理模块、数据输出与表示模块、用户接口模块

⒀、5个方面的问题：位置问题、条件问题、变化

趋势、模式

11、GIS可以做什么？

管理海量数据、浏览查询、叠加分析、缓冲区分析、

生成数字地面模型（地形分析、网络分析、路径分

析GIS应用构成）

12、空间数据结构类型

A、矢量数据概念（代表地图、图形的各离散） b、

栅格数据

16、GIS的现状：基础空间数据建设部门、市政设

施部门、公众服务部门、金融服务部门、社会经济

部门、能源部门

水利信息化系统

1、系统组成：信息采集、洪水预报、防洪调度、灾

情评估、信息服务、汛情监测、会商信息气象系统

2、防汛系统→水资源管理→水土保持系统

3、技术在水利中的应用：防汛抗旱、水资源利用、

水环境保护、水土保持、水文监测、流域规划、农

田水利

4、水资源利用：

①水资源对生态影响分析

②地下水流系统化学组成时空变化分析

③高光谱对地下水分析

④降雨后河流蓄水动态分析

⑤水资源污染评估

⑥子象元分类用于水质分析

⑦水体演变遥感动态分析

⑧水政管理

⑨水资源水文地质图

⑩水资源规划

⑾水资源对人类影响分析

⑿地下水质与土壤及水文化状况分析

⒀区域水资源综合分析

⒁水利设施分析

⒂水利制图，水土流失分析

5、水土保持：水评价、流域三维生态景观

6、水环境监测：a、高光谱、光谱分析 b、淹没地

理分类 c、变化检测 d、基于专家系统的水资源分

类

7、水利工程规划：a、南水北调水利工程规划 b、

城市泄洪系统示意图 c、GIS与水利模型集成应用

d、水利工程规划评估

远程自动化监控技术

1、设计原则：

①全面规划、分级段结合工程建设逐步设施

②采用技术先进，稳定性好，抗干扰性强

③灵活、方便，功能及扩充性强

④愤青项目的主次

2、基本功能：数据采集、数据通信、管理、系统检

测、系统显示、优秀的监控管理系统软件、防雷、

抗干扰性功能、监控数据外部接口

水文自动检测系统：

⑪、a水情自动采集系统：数据采集、遥测站、中

继站和中心站组成超短波通讯水情自动测报系统

b流程：

⑫水质监测系统：a、设置水质检测站 b、对未实

现，自动采集的重要水质参数、人工检测后输入c、

建立水质数据库d、建立预测分析模型，水质评价

等模型

⑬闸门监控系统功能：a、自动监测上、下游水位及

各扇门的开度和运行状态信息b、可实现近地控制、

远程测控c、根据设定模型自动监控启闭闸门d、故

障传警，越线告警功能

⑭泵站监控系统

1.“数字都江堰工程”五个方面的基本特征？

①空间化：高精度的定点、定位。

②数字化：对信息的数字化以便量化处理。

③网络化：实现信息资源的共享与合理利用，实

现互操作。

④智能化：应用3S技术和模拟方法进行分析研

究，提供决策支持。

⑤可视化：在信息资源的输入、分析过程、输出

等方面实现虚拟现实的仿真。